27.09.2021

Besser messen: LED-Wärmemanagement

Fraunhofer-Zentrum setzt auf Infrarot-Thermografie beim Wärmeleitweg

Ein wichtiger Faktor für die richtige Betriebstemperatur einer LED ist ein gutes Thermomanagement. Denn je kühler ein LED-Modul betrieben wird, desto länger ist ihre Lebensdauer und umso höher ihre Effizienz. Das Fraunhofer-Anwendungszentrum (AWZ) für Anorganische Leuchtstoffe und die Fachhochschule Südwestfalen haben ein Verfahren entwickelt, das Schwachstellen im Wärmepfad ausfindig macht.

Die Infrarot-Thermografie ist eine berührungslose und effiziente Methode, um die erforderlichen Temperaturinformationen zu erhalten. Zuvor wurde meist die Betriebstemperatur von LEDs an bestimmten Referenzpunkten ermittelt. Im Gegensatz zu diesen Thermo-Elementen misst Thermografie die Temperaturverteilung über einen relativ großen Bereich. Zudem gibt sie Auskunft darüber, welche Komponente des Wärmepfads eine Schwachstelle darstellt.

Das neue bildgebende Verfahren nimmt die Abkühlung eines LED-Moduls mit einer Hochgeschwindigkeits-Thermografiekamera auf. Dazu muss die Lichtquelle zunächst ihre Betriebstemperatur erreichen und wird dann abgeschaltet. Die Bilder werden anschließend durch einen speziellen Algorithmus verarbeitet, um die einzelnen Komponenten des Wärmepfads zu separieren. „Diese Technik ermöglicht die Analyse von geringfügigen Änderungen im thermischen Pfad. Somit kann beispielsweise eine inhomogene oder defekte Verlötung erkannt werden, die zu einem unzureichenden thermischen Kontakt zwischen LED und Platine führt“, so Dr. Peter Nolte, Leiter der Gruppe „Zuverlässigkeit von Leuchtstoffen“ in einer Pressemitteilung des Fraunhofer AWZ und des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS.) Das Verfahren ist seit Dezember 2020 patentiert.

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